โดยการแลกเปลี่ยนโมเลกุลน้ำตาลที่ใส่ D ใน DNA นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างโมเลกุลทางพันธุกรรมใหม่ที่สามารถรับวิวัฒนาการของดาร์วินได้การสร้างโมเลกุลใหม่ 6 โมเลกุลซึ่งเรียกรวมกันว่า XNAs เป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีครั้งสำคัญที่อาจนำไปสู่ยา เซ็นเซอร์ และอุปกรณ์วินิจฉัยใหม่ๆ ทุกประเภท งานวิจัยที่รายงานในวารสาร Science 20 เมษายน ยังสามารถให้เบาะแสว่าชีวิตมีวิวัฒนาการอย่างไรบนโลก
Gerald Joyce นักชีวเคมีจากสถาบันวิจัย Scripps
ในเมือง La Jolla รัฐแคลิฟอร์เนีย กล่าวว่า “สิ่งที่ทำให้ DNA และ RNA เจ๋งคือเป็นโมเลกุลทางพันธุกรรม ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการเผยแพร่ข้อมูลผ่านรุ่นต่างๆ : RNA, DNA และหกสิ่งนี้”
ในขณะที่การสร้าง XNAs (สำหรับกรดซีโนนิวคลีอิก) แสดงถึงความสำเร็จในตัวเอง โมเลกุลไม่สามารถทำสิ่งวิวัฒนาการทั้งหมดได้ด้วยตัวเอง: DNA ยังคงให้ความช่วยเหลือในขั้นตอนการจำลองแบบ แต่งานนี้เป็นก้าวไปสู่ชีวิตทางเลือก และด้วยเหตุนี้จึงเป็น “ความสำเร็จที่ยอดเยี่ยม” Joyce ผู้เขียนบทวิจารณ์เกี่ยวกับงานในฉบับเดียวกันของScienceกล่าว
“เรารู้เพียงตัวอย่างเดียวของชีวิต — คือสิ่งที่อยู่บนโลกมา 4 พันล้านปีแล้ว” เขากล่าว “บางทีเราอาจพบหลักฐานของสิ่งมีชีวิตบางชนิดบนยูโรปา [ดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี] หรือสิ่งมีชีวิตที่เป็นฟอสซิลบนดาวอังคาร หรือบางทีเราจะทำมันได้ นั่นคือเดิมพันของฉัน”
นักวิจัยที่นำโดย Philipp Holliger จาก MRC Laboratory of Molecular Biology ในเมืองเคมบริดจ์ ประเทศอังกฤษ ได้สร้างโมเลกุลทางพันธุกรรมขึ้นมาใหม่อย่างสมบูรณ์ ในกระดูกสันหลังของโมเลกุล DNA ทุกอัน มีหน่วยซ้ำของน้ำตาลดีออกซีไรโบส ในกระดูกสันหลังของอาร์เอ็นเอคือน้ำตาลไรโบส แทนที่จะเป็นน้ำตาลเหล่านั้น XNAs ต่างๆ
มีโมเลกุลที่แตกต่างกันในกระดูกสันหลังของพวกเขา: น้ำตาลคาร์บอนห้าชนิดที่เรียกว่า arabinose ใน ANA,
โครงสร้างวงแหวน anhydrohexitol ใน HNA และ threose ซึ่งเป็นน้ำตาลสี่คาร์บอนใน TNA นักวิทยาศาสตร์ยังได้สร้างโมเลกุล XNA ที่เรียกว่า FANA (2´-fluoroarabinose), CeNA (cyclohexene) และ LNA (“locked” ribose analog)
ในงานวิศวกรรมชีวภาพครั้งที่สอง นักวิจัยได้สร้างเอนไซม์พิเศษสำหรับ XNA เพื่อให้พวกมันสามารถวิวัฒนาการได้ สิ่งนี้ต้องการเอนไซม์ที่สามารถ “อ่าน” ลำดับของส่วนประกอบโมเลกุลในสาย XNA และใช้ข้อมูลนั้นเพื่อสร้างสายดีเอ็นเอเสริม การทำงานกับเอนไซม์จากจุลินทรีย์ที่รักกำมะถัน ทีมงานได้เลือกเวอร์ชันที่สามารถ “อ่าน” XNA แต่ละตัวได้ นักวิจัยยังได้ผลิตเอนไซม์ที่สามารถทำสิ่งที่ตรงกันข้ามได้: อ่าน DNA และใช้ข้อมูลนั้นเพื่อสร้าง XNA
เนื่องจาก XNA ไม่สามารถคัดลอกตัวเองได้หากไม่ได้รับความช่วยเหลือจาก DNA จอยซ์จึงไม่ใช่สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์อย่างแท้จริง แต่โมเลกุลมีวิวัฒนาการที่ล้าสมัย ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้ HNA นักวิจัยได้สร้างประชากรแบบสุ่มของโมเลกุล HNA จากนั้นจึงสัมผัสกับกลุ่มโมเลกุลเป้าหมาย (เช่น โปรตีนหรือ RNA) เพื่อให้ HNA ยึดติด HNA ส่วนใหญ่ไม่ได้ทำท่าสควอช แต่เศษส่วนเชื่อมต่อกับโมเลกุลเป้าหมายได้ดีกว่าเล็กน้อย
ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงเลือก HNA จำนวนหนึ่งซึ่งแสดงความสัมพันธ์บางอย่างกับเป้าหมายและจำลองสิ่งเหล่านั้นด้วยความช่วยเหลือของ DNA หลังจากเลือกและคัดลอก HNA มาหลายชั่วอายุคน นักวิจัยมีกลุ่ม HNA ที่ยึดติดกับเป้าหมายได้ดีทีเดียว
นักวิจัยเขียนว่า “ดังนั้น การถ่ายทอดทางพันธุกรรมและวิวัฒนาการ ซึ่งเป็นเครื่องหมายแห่งชีวิตสองประการ ไม่ได้จำกัดอยู่แค่ DNA และ RNA แต่มีแนวโน้มว่าจะเป็นคุณสมบัติที่ปรากฏของโพลีเมอร์ที่สามารถจัดเก็บข้อมูลได้”
เนื่องจากเอนไซม์ธรรมดาที่ตัดและย่อยสลายสิ่งต่างๆ ในร่างกายไม่ควรรู้จัก XNAs โมเลกุลจึงควรมีความเสถียรมาก อันที่จริงแล้วเอนไซม์บางชนิดมีความเสถียรมากกว่าในการเริ่มต้นเนื่องจากเคมีของพวกมัน ผู้เขียนร่วม Vitor Pinheiro จากห้องปฏิบัติการ MRC กล่าวเช่นกัน . ตัวอย่างเช่น หลังจากการฟักไข่ HNA ในสารละลายที่มีความเป็นกรดสูงเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง โมเลกุลก็ปกติดี “DNA จะถูกฉีกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย” Pinheiro กล่าว
ความเสถียรนี้ชี้ให้เห็นว่า XNAs มีศักยภาพที่ดีในฐานะเครื่องมือเทคโนโลยีชีวภาพและวัสดุศาสตร์ RNA และ DNA ใช้ในวัคซีนและยา เป็นต้น แต่บ่อยครั้งต้องดัดแปลงเพื่อให้คงทนมากขึ้น และเนื่องจากโมเลกุล XNA สามารถวิวัฒนาการได้ นักวิจัยสามารถเลือกลักษณะที่ต้องการใน XNA เฉพาะ แล้วจึงกำหนดทิศทางวิวัฒนาการของมัน
Steven Benner จาก Foundation for Applied Molecular Evolution ในเกนส์วิลล์ รัฐฟลอริดา กล่าวว่างานนี้ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีชีวภาพบนโลกเท่านั้น แต่ยังรวมถึง “รูปแบบที่เป็นไปได้ที่ชีวิตอาจใช้ไปทั่วทั้งจักรวาล”
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
